CN1690862A - 描绘图形、抗蚀剂图形的形成方法和曝光装置控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种形成于光掩模上的掩模图形的描绘图形的形成方法,以便针对形成抗蚀剂膜的局部的区域液膜,进行曝光的液浸曝光,提高所形成的抗蚀剂图形的精度。求出上述单位曝光区域的抗蚀剂膜和液膜的接触履历值的代表性的分布(步骤ST12)。将与第1图形数据相对应的图形划分为与上述接触履历值的代表性的分布相对应的多个区域(步骤ST19)。根据与上述接触履历值相对应的规则,对已划分的各区域中包括的图形进行处理(步骤ST20)。
Description
技术领域
本发明涉及描绘液浸曝光所采用的掩模图形用的描绘图形的形成方法、液浸曝光的抗蚀剂图形的形成方法和液浸曝光型的曝光装置的控制方法。
背景技术
伴随半导体器件的图形的细微化,人们正在进行曝光装置的开发。作为当前投入实用的193nm光源的下一代曝光装置,开发了157nm光源曝光装置。但是,由于曝光装置、抗蚀剂开发的滞后,当前,193nm的液浸曝光装置仍受到强烈关注。在液浸曝光装置中,在物镜和作为成像对象的抗蚀剂叠层膜之间充满其折射率大于空气的介质的水等的溶剂,由此,可通过增加物镜与上述介质界面,或上述介质与上述抗蚀剂叠层膜的界面的临界角,采用适合的透镜,进行更大衍射角的细微图形的成像。
在193nm的液浸曝光中,作为上述介质,人们对折射率在1.43~1.44的范围内的纯水的使用进行了研究。在学会中报道,由于水与抗蚀剂叠层膜接触,抗蚀剂组合物从抗蚀剂膜中溶出,因水渗入到抗蚀剂膜中而造成的抗蚀剂膜中的组合物分布的变化等,抗蚀剂形状发生变化。具体来说,抗蚀剂图形呈T-top形状。具体来说,为了解决该问题,在该学会中还报道,在抗蚀剂叠层膜上形成由氟树脂形成的保护膜,防止上述水中的作为抗蚀剂组合物的酸发生剂(PAG:Photo Acid Generator),光发生酸,碱等的溶出,上述水渗入抗蚀剂溶液的情况。但是,上述保护膜的剥离必须采用特别的溶剂而进行。上述剥离溶剂与普通的抗蚀剂溶剂不同,具有非水溶性,从废物处理上的观点来说,必须要求专用的涂敷组件或/以及显影组件。在半导体等的元件制造步骤中,由于制造成本的上升,故人们认为必须要求专用的涂敷显影组件的上述种类的保护膜的使用是困难的。于是,最好存在不必要求特别的去除装置,酸或碱可溶性的保护膜。另外,特别是最好采用不必要求保护膜的抗蚀剂膜材料,或抗蚀剂工艺。在酸,碱可溶性的保护膜中,由于以酸或碱水溶液的剥离为目的,故确实要求水的渗透性比上述特殊的剥离溶剂的保护膜低。其结果是,人们认为,由于某种程度的水渗入抗蚀剂膜中,故也发生上述抗蚀剂组合物在作为溶浸溶液的水中溶出的情况。
象这样,在采用液浸曝光装置光刻步骤中,从制造成本方面,不采用保护膜的场合,或在采用酸/碱可溶性的保护膜的场合,无法避免抗蚀剂叠层膜与液浸溶液的接触。按照专利文献1和非专利文献1,实用的液浸曝光装置具有有选择性地将液浸溶液仅仅供给曝光区域的抗蚀剂多层膜上的机构。
专利文献1:WO99/49504号公开说明书
非专利文献1:Soichi Owa and Hiroyuki Nagasaka,Immersionlithography;its potential performance and issues,Proc.Of SPIE Vol.5040,pp724~733
发明内容
本发明的目的涉及针对在抗蚀剂膜上的局部的区域,形成液膜的曝光技术,可提高所形成的抗蚀剂图形的尺寸精度的描绘图形的形成方法,抗蚀剂图形的制作方法,曝光装置的控制方法。
本发明的一例的描绘图形的形成方法涉及下述的描绘图形的形成方法,在该方法中,根据图形数据,形成用于在曝光装置所采用的光掩模上描绘上述掩模图形的描绘图形数据,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上,形成潜像;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的部分的局部的区域,形成液膜;移动机构,该移动机构相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形,其特征在于其包括下述步骤:求出上述单位曝光区域的上述抗蚀剂膜与上述液膜的接触履历值的代表性的分布;将与上述图形数据相对应的图形划分为与上述接触履历值的代表性的分布相对应的多个区域;根据与上述接触履历值相对应的规则,对包含于已划分的各区域中的图形进行修正处理。
本发明的一例的抗蚀剂图形的形成方法涉及下述的抗蚀剂图形的形成方法,该抗蚀剂图形的形成方法包括下述步骤:采用曝光装置,在上述抗蚀剂膜上,复制上述掩模图形,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形;对复制有上述掩模图形的抗蚀剂膜进行显影处理,其特征在于进行用于对上述单位曝光区域的上述抗蚀剂膜和液膜的接触履历值的分布修正,使其与其它的单位曝光区域上述的接触履历值的分布基本相等的修正处理。
本发明的一例的抗蚀剂图形的形成方法涉及下述抗蚀剂图形的形成方法,该抗蚀剂图形的形成方法包括下述步骤:采用曝光装置,在上述抗蚀剂膜上,复制上述掩模图形,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形;对复制有上述掩模图形的抗蚀剂膜进行显影处理,其特征在于对于与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式设定假定的单位曝光区域,不相对假定的单位曝光区域,复制上述掩模图形,通过上述液浸机构,在上述假定的单位曝光区域,形成上述液膜。
本发明的一例的曝光装置的控制方法涉及下述的曝光装置的控制方法,其中,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形,其特征在于对于与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式设定假定的单位曝光区域;对应于单位曝光区域和假定的单位曝光区域,确定相对上述基板的上述液浸机构的移动顺序。
按照本发明,在于抗蚀剂膜上的局部的区域形成液膜的曝光技术中,可提高所形成的抗蚀剂图形的尺寸精度。
附图的简要说明:
图1为表示第1实施例的曝光装置的大略结构的图;
图2为用于说明曝光区与单位曝光区域的相对移动的图;
图3为某单位曝光区域内的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触次数的分布的平面图;
图4为表示第1实施例的描绘图形的形成方法的程序的流程图;
图5为表示晶片上的单位曝光区域,单位曝光区域的曝光顺序,以及曝光区的移动方向的平面图;
图6为表示图5中的单位曝光区域A、B、C、D内部的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触次数的分布的图;
图7为表示图5中的单位曝光区域A、B内部的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触松弛的分布的图;
图8为用于说明适合相对单位曝光区域的加速距离和减速距离的距离的图;
图9为用于说明适合相对单位曝光区域的加速距离和减速距离的距离的图;
图10为表示图5中的单位曝光区域A、B内部的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触松弛的分布的图;
图11为表示晶片上的单位曝光区域和假定的单位曝光区域,单位曝光区域的曝光顺序,以及曝光区的移动方向的平面图;
图12为表示晶片上的单位曝光区域和假定的单位曝光区域,单位曝光区域的曝光顺序,以及曝光区的移动方向的平面图;
图13为表示晶片上的单位曝光区域和假定的单位曝光区域,单位曝光区域的曝光顺序,以及曝光区的移动方向的平面图;
图14为表示晶片上的单位曝光区域和假定的单位曝光区域,单位曝光区域的曝光顺序,以及曝光区的移动方向的平面图。
标号的说明:
标号31表示原版台;
标号32表示原版(reticule);
标号33表示投影透镜系统;
标号34表示晶片台;
标号35表示围栏(fence);
标号36水供给排出器;
标号37表示支承板。
具体实施方式
下面参照附图,对本发明的实施例进行描述。
(第1实施例)
在基板上,根据需要,形成反射防止膜,然后,形成抗蚀剂膜,接着,根据需要,形成顶层反射防止膜或保护膜,通过液浸曝光装置,根据通过光掩模上的图形的曝光,在抗蚀剂膜上,形成投影像,根据需要,进行曝光后加热,通过显影,形成抗蚀剂图形。
上述液浸曝光装置为具有按照通过光掩模而在抗蚀剂叠层膜上的投影像位于膜平面上的规定位置的方式,使光掩膜与基板联动,使光掩膜和基板运动的机构的反复扫描(scan & repeat)型的曝光装置,进而附加有进行液浸曝光用的机构的结构。
图1表示曝光装置的概略结构。图1为表示本发明的第1实施例的曝光装置的概略结构的图。在图中未示出的照明光学系统的下方,设置原版台31。在该原版台31上设置作为光掩模的原版32。原版台31可平行地移动。在该原版台31的下方,设置投影透镜系统33。在该投影透镜系统33的下方,设置晶片台34。在该晶片台34上,设置进行前述的处理的半导体基板10。该晶片台34与半导体基板10一起平行地移动。在该半导体基板10的周围,设置有支承板37。
在投影透镜系统33的下方,安装有围栏(fence)35。沿投影透镜系统33的横向,设置有进行向围栏35的内部的水的供给和从围栏35内部的水的排出的一对水供给排出器36。在曝光时,由围栏35与投影透镜33围绕的区域的基板10和投影透镜系统33之间的空间充满有水的液膜。从投影透镜系统33射出的曝光光通过水的层,到达照射区域。原版32上的掩模图形(图中未示出)的像投影于位于照射区域的基板表面的光掩模上,形成潜像。
在反复扫描型的曝光装置中,不将光掩模上的全部图形一起地复制到抗蚀剂叠层膜上,而一次仅仅复制光掩模上和共轭的基板表面上的称为曝光区的规定范围的图形。以上述曝光区为基准,按照与投影光学系统的倍率相对应的速度比率,光掩模和基板联动,沿共轭的方向移动,由此,位于上述曝光区中的光掩模上的图形区域移动,光掩模上的规定范围的全部图形投影于抗蚀剂叠层膜上。
由于在光掩模的移动距离大于基板,故通常,以借助减小光掩模的移动次数的曝光步骤处理时间缩短为目的,一般按照单位曝光区域的曝光顺序,光掩模和基板的相对移动方向分别为反方向。
另外,即使通过称为掩模遮挡(mask blind)的光阑情况下,也可进行光掩模上的图形区域的限制。在与光掩模上的掩模图形相对应的掩模叠层膜上所形成的潜像的区域中,将单位曝光区域通常称为曝光照射区(shot)等。
由于曝光光的照射能量由相对移动速度和光源的强度确定,故为了使上述单位曝光区域中的照射量均匀,在光掩模和基板的相对移动中,必须要求加速和减速用的辅助的移动。
下面参照图2,对液浸曝光的相对移动进行描述。实际上基板移动,但是,在这里,按照以基板为基准,曝光区移动的方式进行描述。
象图2所示的那样,曝光区EF从位置P1,开始移动。该曝光区EF的单位曝光区域UER的一端侧的端部与单位曝光区域UER的一端接触时的位置由P2表示。在位置P1到位置P2之间,曝光区EF的速度加速到规定速度。该区间的距离为D+a。接着,在到达曝光区EF的另一端与单位曝光区域UER的另一端接触的位置P3的期间,曝光区EF等速移动。在此区间,将掩模图形复制到抗蚀剂膜上,在抗蚀剂膜上形成潜像。该区间的距离为Dm。另外,在位置P3以后,曝光区EF减速,停止于位置P4。位置P3与位置P4之间的距离为D-a。上述距离Dm为距离D+a与距离D-a的和。另外,在图2中,符号RLI为形成有液浸溶液的液膜的区域。
另外,上述单位曝光区域通常沿垂直的二轴方向按照规定间距而设置于基板上,上述单位曝光区域的设置间距基本与单位曝光区域的各轴方向的长度相同。上述基板和光掩模的相对移动方向为Y轴,基板平面上的垂直方向为X轴。
通过上述液浸溶剂的供给机构,溶浸溶液形成于抗蚀剂叠层膜上的区域必须大于上述曝光区,以便实现液浸曝光。
由此,通过形成某一个单位曝光区域和沿X方向邻接的单位曝光区域的潜像,上述目标曝光区域的邻接单位曝光区域附近产生液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的附加的接触。另外,即使通过沿Y方向邻接的单位曝光区域的加速,或减速的辅助的移动,上述目标曝光区域的上述邻接单位曝光区域附近仍产生液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的附加的接触。另外,必须在单位曝光区域的潜像形成结束后,将基板移动到下一单位曝光区域的适合的位置。其结果是,产生液浸溶液和抗蚀剂叠层膜之间的接触。
象这样,在单位曝光区域内,在液浸溶液和抗蚀剂叠层膜之间的接触的履历中,产生分布。
在液浸曝光中,担心产生朝向抗蚀剂叠层膜中的液浸溶液的渗入造成的抗蚀剂叠层膜中的组合物分布变化、朝向液浸溶液中的抗蚀剂组合物的溶出和上述溶出物在抗蚀剂叠层膜不同的位置处的再附着等的3维的抗蚀剂形状变化的发生、形状变化的分布。
其结果是,在液浸曝光中,担心伴随单位曝光区域内的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触履历,产生抗蚀剂形状的变化、形状变化的分布。
在采用不依赖光掩模上的位置,通过同一修正量,对图形数据进行修正处理的光掩模的场合,考虑由上述单位曝光区域内的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜之间的履历造成的抗蚀剂图形或抗蚀剂图形在基板上的复制图形的尺寸变化在单位曝光区域内部产生的方式。
作为一例,给出曝光区为长方形,溶液形成于抗蚀剂叠层膜上的区域也为长方形的场合的,某单位曝光区域内的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触次数的分布(图3)。在这里,为了简化起见,给出包括伴随目标单位曝光区域的潜像形成的基板移动,加速和减速用的辅助的基板移动,向邻接的单位曝光区域的移动用的基板移动的全部为等速运动的简化图。曝光时间为规定值。
下面对上述的,抑制在单位曝光区域内产生的图形尺寸变化的方案的一例进行描述。在本实施例中,对应于单位曝光区域内的溶液的接触履历,将曝光照射区(shot)内的区域划分,在各划分区域,根据对应于溶液的接触履历而不同的规则(rule),对相应的光掩模的描绘图形进行修正处理。
图4为表示本发明的第1实施例的描绘图形的形成方法的程序的流程图。
在抗蚀剂叠层膜的各单位曝光区域,求出液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触履历值的分布(步骤ST11)。作为接触履历值,包括上述溶液与上述抗蚀剂膜的接触时间,上述溶液与上述抗蚀剂膜的接触次数,上述溶液的量,因上述溶液的流动而作用于抗蚀剂膜表面上的力的冲量,抗蚀剂膜表面对上述溶液的最大摩擦力中的至少一个信息。
根据已求出的多个接触履历值的分布,确定用于修正图形数据的接触履历值的代表分布(步骤ST12)。
考虑图5所示的单位曝光区域的配置。在图5中,矩形表示单位曝光区域,虚线箭头表示单位曝光区域的曝光顺序,矩形中的箭头表示曝光区的移动方向。图6(a)~图6(d)表示作为图5中的单位曝光区域A、B、C、D内部的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触履历中的一者的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触次数的分布。
在邻接的单位曝光区域的全部区域中没有缺损的A(图6(a)),B(图6(b))的接触次数的分布为上下线对称的分布。但是,在Y方向的邻接的单位曝光区域发生缺损的C(图6(C)),X方向和Y方向以及倾斜方向的邻接的单位曝光区域发生缺损的D(图6(d)中,单位曝光区域内部的接触次数的分布有较大不同。由此,认为在邻接单位曝光区域发生缺损的单位曝光区域,其抗蚀剂图形形状的分布相对邻接单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域,产生差异。
改变图6所示的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触次数,图7(a),图7(b)表示接触时间的分布。在这里,给出在图5中的邻接的单位曝光区域的全部区域,没有缺损,但是,光掩模的移动方向相反的2个部位的单位曝光区域A(图7(a)),B(图7(b))的接触时间的分布。
与次数不同,在接触时间的分布中,在邻接单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域中,形成在纸面左右对称的分布。
象图6,图7所示的那样,对应于单位曝光区域,接触履历的分布不同。于是,为了产生形成于光掩模上的描绘图形,必须要求求出接触履历的代表分布,对应于代表分布,对图形数据进行修正处理。下面对代表分布的求出方式进行说明。
在于抗蚀剂叠层膜中设定的各单位曝光区域,通过液浸曝光而复制图形,求出已复制的图形的尺寸(步骤ST13)。在这里,针对在先已求出的接触履历值的分布不同的每个单位曝光区域,进行测定。另外,针对单位曝光区域内的接触履历值不同的每个区域,进行测定。对于该测定,既可测定通过图形的复制,形成于抗蚀剂膜上的潜像的尺寸,也可测定显影后的抗蚀剂图形的尺寸。
此时,最好,光掩模采用设置有多个同一图形的第1测试用光掩模。另外,也可根据需要,以抗蚀剂图形为掩模,对底层膜进行蚀刻,测定形成于底层膜上的图形的尺寸。
接着,根据单位曝光区域内的图形尺寸,去除第1测试用光掩模上的图形尺寸分布、照射曝光分布等的误差原因(步骤ST14)。比如,采用光刻模拟,对掩模尺寸的变化量进行修正。
然后,根据单位曝光区域内部的修正好的图形尺寸,分析溶液与抗蚀剂叠层膜之间的多个接触履历值之间的相关度(步骤ST15)。根据该相关度,确定构成上述图形尺寸分布的原因的接触履历值与尺寸之间的响应函数。
之后,将形成于第2测试用光掩模上的图形复制于抗蚀剂膜上,测定接触履历值包含作为特定值的区域中的图形的尺寸(步骤ST16)。根据已测定的尺寸,获得光邻近效应修正规则(rule),或工艺邻近效应修正规则(rule)(步骤ST17)。
之后,将代表分布和已获得的修正规则(rule)用于应形成的图形数据,获得第1修正图形数据(步骤ST18)。
然后,对应于接触履历值的代表分布,将与第1修正图形数据相对应的图形划分为多个区域(步骤S19)。
对已划分的各区域中包含的图形进行基于前述的响应函数的修正处理,获得第2修正图形数据(步骤ST20)。
接着,根据第2修正图形数据,在空白(ブランクス)基板上描绘图形,制作光掩模(步骤ST21)。
通过采用上述光掩模,则可降低单位曝光区域内部的图形尺寸变化,可提高所制作的器件的合格率,性能。
在本实施例的上面描述中,按照将任意的数据的修正分为光或工艺邻近效应修正,与和履历值相对应的修正的2个阶段的方式描述,但是,最好进行连续的处理。
上述第1测试用光掩模与第2光掩模也可形成单独的图形,但是,在考虑光掩模的制作成本、数据获得时间的场合,最好形成同一图形。获得在第1和第2步骤所使用的单位曝光区域内的尺寸分布的图形种类最好为多个,根据需要,具有第3步骤中描述的响应函数针对每种图形而不同的可能性。比如,为密图形,孤立图形等。第2步骤的误差原因的去除不一定是必需的,也可根据取样数量的累积等的适当方法而省略。
另外,在采用同一抗蚀剂工艺的多个光掩模的数据修正中,可省略从步骤ST11~ST17的步骤的适当的步骤。
此外,在步骤ST17,着眼于接触履历值所具有的值的部分,求出进行邻近效应修正用的规则(rule)。但是,也可对应于接触履历值,求出各用于进行邻近效应修正用的规则(rule)。
(代表分布的求出方式A)
象上述那样,就基板上的配置来说,在位于端部的单位曝光区域中,邻接单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域,与液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触履历不同。对这样的场合的,单位曝光区域内部的接触履历的代表性的分布的确定方法进行描述。
在本实施例中,描述着眼于形成图形尺寸变化的原因的接触履历值p和上述响应函数f(p)的响应的方法。
将与根据规定方式设置于基板上的全部的单位曝光区域中的前述接触履历的应对作为单位曝光区域内部的每个坐标的前述接触履历的分布而整理。
着眼于上述响应函数f(p)的1阶微分f’(p),2阶微分f”(p)。
在f’×f”<0的场合,在接触履历值的p较小的区域的尺寸变化剧烈。在此场合,如果就单位曝光区域的内部的任意的坐标来说,为与可在上述坐标获得的接触履历的最小值的尺寸变化量f相对应的修正,则即使在接触履历值p取其或其以上的值的情况下,尺寸变化量的误差仍较小。在此场合,最好,作为针对任意的接触履历的最小值Pmin的修正量,不进行与f(Pmin)相对应的修正,而进行与增加作为ΔP>0的适当的增量的f(Pmin+ΔP)相对应的修正。
相反,在f’×f”>0的场合,在接触履历值的p较大的区域的尺寸变化剧烈。在此场合,如果就单位曝光区域的内部的任意的坐标来说,为与可在上述坐标获得的接触履历的最大值的尺寸变化量f相对应的修正,则即使在接触履历值p取其或其以下的值的情况下,尺寸变化量的误差仍较小。在此场合,最好,作为针对任意的接触履历的最大值Pmax的修正量,不进行与f(Pmax)相对应的修正,而进行与扣除作为ΔP>0的适当的增量的f(Pmax-ΔP)相对应的修正。
在f’≌0的场合,即,在相对接触履历的尺寸变化基本为单调增加或单调减少的场合,针对单位曝光区域内部的任意的坐标,进行根据可在前述坐标获得的接触履历值的平均值的修正,由此,可获得最大的修正效果。
(代表分布的求出方式B)
按照本方式,针对基板平面上的单位曝光区域的配置,描述着眼于在更多的单位曝光区域,获得充分的修正效果的方法。作为该着眼点的方法,考虑有下述的3种方法。
第1方法将与按照规定方式设置于基板上的全部的单位曝光区域中的前述接触履历的应对作为单位曝光区域内部的每个坐标的前述接触履历的分布而整理,将上述坐标中获得的接触履历值的平均值为上述坐标的代表值的分布为前述的代表性的分布。在此场合,相对全部的单位曝光区域,获得与单位曝光区域内部的接触履历的分布的频率相对应的修正效果。
第2方法对按照规定方式设置于基板上的全部的单位曝光区域中的各单位曝光区域中的接触履历的分布进行比较,将作为同一分布的单位曝光区域的数量为最大的分布作为代表性的分布。有按接触履历的种类,多个分布的频率相同的情况。在该场合,将频率相同的多个分布的平均的分布为代表性的分布。另外,在具有频率基本相同的分布的场合,将频率为前4位的分布的平均分布,或采纳了频率的平均的分布为代表性的分布。其结果是,可相对更多的单位曝光区域,获得基本适合的修正效果。
第3方法在以规定方式设置于基板上的单位曝光区域,将邻接的单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域的接触履历用作代表性的分布。在该场合,具有按接触履历的种类,存在2种或4种的分布的情况。在该场合,构成将上述2种或4种的分布的平均的分布,或采纳了上述多个分布的频率的平均的分布用作代表性的分布的方法。其结果是,可针对更多的单位曝光区域,获得基本适合的修正效果。
上述第2或第3方法实质上是基本相同的。另外,可通过与后述的第2实施例给出的方法相组合的方式,获得更高的修正效果。
(加速距离和减速距离的设定)
在图7(a)和图7(b)所示的接触时间的分布中,形成左右线对称的分布。但是,通过调整加速距离和减速距离,可使作为图5中的单位曝光区域A,B内部的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜之间的接触履历的一个的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触时间的分布相同。
象图8所示的那样,加速距离d+a和减速距离d-a与曝光区的y方向的宽度Wy的和等于单位曝光区域的相对方向的配置间距P。于是,象图9所示的那样,在邻接的单位曝光区域UER2,3复制掩模图形的场合,如果考虑加速或减速距离d2,d3,则曝光区EF可通过单位曝光区域UER1的整个面。
图10(a)和图10(b)表示图5中的单位曝光区域A,B内部的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触时间的分布。图10(a)为单位曝光区域A内部的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触时间的分布,图10(b)表示单位曝光区域B内部的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触时间的分布。象图10(a)和图10(b)那样,单位曝光区域A,B的接触时间的分布是相同的。
于是,不同的接触履历时间的分布的数量变少,容易求出接触履历时间的代表分布。
(关于接触履历值)
对作为单位曝光区域内的图形尺寸的变化因素的液浸溶液和抗蚀剂叠层膜的接触履历值而考虑的物理量进行描述。
在液浸曝光中,因溶液和抗蚀剂叠层膜之间的接触,抗蚀剂图形形状变化。如果在上述抗蚀剂图形形状变化中,伴随抗蚀剂膜中的液浸溶剂的进入和扩散而产生的抗蚀剂膜中的组合物分布的变化、组合物从抗蚀剂膜中,向液浸溶剂的溶出而造成的抗蚀剂膜中的组合物分布的变化,上述已溶出的组合物向抗蚀剂膜的吸付和进入,上述溶出物造成的作为光路的液浸溶液的光学常数的变化和气泡发生造成的光斑量的变化,液浸溶液的干燥造成的抗蚀剂表面状态的变化等的现象构成原因,则对其进行模型处理。
人们认为,上述原因现象伴随包括材料的抗蚀剂工艺,液浸曝光的液浸溶液的水流状态,基板的相对移动等而变化。
但是,下述的情况是困难的,该情况指指定上述现象的主要原因,另外,综合地并且定量地描述上述现象,根据该结果,定量地描述上述图形尺寸变化量。特别是难于定量地表述抗蚀剂膜等的材料的贡献。
于是,着眼于伴随抗蚀剂叠层膜的移动而变化的可观测或可通过分析而计算的物理量,人们认为,根据通过上述物理量,产生上述抗蚀剂形状的变化的假定,进行现象论的分析的方式是有效的。作为假定使抗蚀剂图形形状变化的物理量,考虑有上述液浸溶液与上述抗蚀剂叠层膜的接触时间、上述液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触次数、通过上述单位曝光区域中的着眼点的液浸溶液的量、因上述单位曝光区域的上述液浸溶液的流动等而作用于抗蚀剂叠层膜的表面上的力的的冲量,单位曝光区域中的抗蚀剂叠层膜的表面与液浸溶液之间的最大摩擦力等。
另外,同样对于上述物理量,还会具有不考虑曝光步骤中的总量,而适当考虑着眼位置的潜像的形成前或潜像的形成后的接触履历的情况。
同样对于上述物理量,还会具有不考虑曝光步骤中的总量,而适当考虑着眼位置的潜像的形成前或潜像的形成后的接触履历的情况。
对于当前所使用的ArF抗蚀剂中的多数,甲基丙烯酸酯或丙烯酸脂,或者顺丁烯二酸酐与降冰片烯(norbornen)的共聚物树脂等为主树脂。对于这些树脂,与以聚羟基苯乙烯为主树脂的KrF抗蚀剂不同,相对抗蚀剂,几乎不产生光酸发生剂(PAG:Photo Acid generator)的能量的移动。于是,由于仅仅通过将投影光吸收于光酸发生剂中的方式,便产生光发生酸,故伴随曝光时的光酸发生剂的量,光发生酸的量变化。
在这里,形成相对光酸发生剂的曝光量E的光发生效率C。此时,假定液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触造成的光酸发生剂和光发生酸在液浸溶液中的单位时间的溶出率由a表示且相等。假定按照时间t与液浸溶液接触后曝光的区域1,在曝光后按照时间t与液浸溶液接触的区域2。此时,相对初始PAG量的最终的光发生酸量表示为:{1-exp(-CE)}{1-exp(-at)}而相等。在这里,着眼点的曝光量E依赖于该着眼点的上层的抗蚀剂膜的透射率。除了光酸发生剂的透射率,与由此产生的光发生酸和抗衡阳离子的透射率的总和相等的场合以外,根据在抗蚀剂膜下部,与液浸溶液的接触在曝光前后中的时刻,照射量E变化。另外,在学会报告(W.Hinsberg等、2004 SPIE Microlithography予稿集5376-03、C.L.Soles等、2004 SPIEMicrolithography予稿集5376-06)中,具有与光酸发生剂相比较,光发生酸的溶出率较大的情况。于是,认为规定抗蚀剂树脂的脱保护反应量的光发生酸的量有由于液浸溶液与抗蚀剂叠层膜之间的接触是在曝光前,还是在曝光后的情况而变化的情况。
另外,即使在光发生酸与粹灭剂(quencher)在液浸溶液中的溶出率有较大不同的情况下,伴随与液浸溶液的接触在曝光前,或曝光后的情况,不陷于粹灭剂中而残留的抗蚀剂膜中的光发生酸的量变化。
还要考虑上述光发生酸,粹灭剂在液浸溶液中的溶出量也伴随上述单位曝光区域的抗蚀剂叠层膜的表面与上述液浸溶液的冲量,上述单位曝光区域的抗蚀剂叠层膜的表面与上述液浸溶液的最大摩擦力等而变化的情况。象这样,认为有由于抗蚀剂膜的种类,抗蚀剂叠层膜与液浸溶液的接触是在曝光前,还是在曝光后会产生较大影响的场合。
(第2实施例)
象前述那样,在就在基板上规定的配置来说,位于周边部的单位曝光区域中,因邻接单位曝光区域的缺损,邻接单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域内部的液浸溶液与抗蚀剂叠层膜的接触履历的分布变化。附加地使与液浸溶液基本相同的溶液,与其它的单位曝光区域和内部的上述履历的分布不同的区域的抗蚀剂叠层膜接触,则可对上述接触履历的分布的变化进行修正。其结果是,就基板上的配置来说,位于周边部的单位曝光区域内部的尺寸分布可基本与邻接的单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域相同。
通过将第1实施例的方法和本实施例的方法相组合,上述第1实施例的效果可针对更多的单位曝光区域而实现。
作为具体的方法,给出3种方法。
第1种方法为下述的方法,即,在从曝光装置内部,或曝光步骤,到PEB步骤处理的晶片移动路径中,设置第2液浸机构,该第2液浸机构有选择地仅仅使基板上的抗蚀剂叠层膜的规定区域与液浸溶液接触,通过上述第2液浸机构,在基板平面上的规定配置中,使其它的单位曝光区域和内部的上述接触履历不同的部分周集合区域移动,由此,进行上述接触履历的修正。在本方法中,最好,借助上述第2液浸机构而与液浸溶液接触的抗蚀剂叠层膜的面积足够地窄于溶液充满于投影光学系统和其周围的抗蚀剂叠层膜上的机构的面积。在第2液浸机构的面积足够地小的场合,另外,还可获得缓和邻接的单位曝光区域中的没有缺损的单位曝光区域内部的接触履历的分布的效果。
第2种方法为下述的方法,即,采用液浸溶液有选择地仅仅充满于液浸曝光装置所具有的抗蚀剂叠层膜上的规定区域的机构,与上述第1方法相同,在基板平面上的规定配置中,使其它的单位曝光区域和内部的上述接触履历不同的部分周集合区域移动,由此,进行上述接触履历的修正。在该方法中,由于仅仅在上述抗蚀剂叠层膜上的规定区域,有选择地通过液浸溶液而看到的机构的面积较大,故最好,在上述配置中,不伴有与对于位于周边的单位曝光区域邻接的发生缺损的单位曝光区域上的潜像形成基本相同的基板的移动、潜像的形成。另外,对位于沿与基板和光掩模的相对移动方向相平行的方向的单位曝光区域的缺损造成的上述接触履历的变化进行修正的基板的移动,也可与在上述缺损单位曝光区域上形成潜像的场合相比较,沿与作为上述接触履历的修正对象的单位曝光区域相反的方向而较短。具体来说,可在借助液浸溶液选择地充满于上述抗蚀剂叠层膜上的规定区域的机构,使作为上述接触履历的修正对象的单位曝光区域的一部分是与上述液浸溶液接触的范围以上。在此场合,最好,考虑显影步骤的显影液的扩散等的影响,移动大于形成上述修正对象的单位曝光区域的一部分与前述液浸溶液接触的范围的距离。
对第3方法进行描述。对于单位曝光区域邻接的单位区域的数量在最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式,设定假定的单位曝光区域。在于单位曝光区域上复制掩模图形时,对应于前述单位曝光区域和假定的单位曝光区域,使晶片移动。掩模图形的复制仅仅针对上述单位曝光区域而进行,相对假定的单位曝光区域,仅仅进行基板的移动。其结果是,作为上述规定配置的单位曝光区域内的接触履历形成作为同一,或频率基本为相同值的类似的多个分布。其结果是,单位曝光区域内部的尺寸不依赖于单位曝光区域,基本相同。
图11~图14表示在单位曝光区域为图5的场合,设定假定的单位曝光区域的实例。假定的单位区域按照与单位区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的曝光区域邻接的曝光区域的数量为最大值的方式设置。在假定的曝光区域,形成液膜,由此,对接触履历值的分布进行修正,基本等于其它的曝光区域的接触履历值的分布。另外,在假定的单位曝光区域中,进行图形的复制。在图11~图14中,描绘有点的区域为假定的单位曝光区域。
图11为按照与各曝光区域邻接的单位曝光区域的数量相等的方式设定假定的单位曝光区域的实例。可使与晶片的外周邻接的单位曝光区域的接触履历值的分布基本等于内侧的单位曝光区域的接触履历值的分布。但是,对于沿Y方向邻接的单位曝光区域,具有用于使曝光区移动的基板移动的方向相同的情况,具有伴随该单位曝光区域内部的上述接触履历的着眼量,在与其他的单位曝光区域之间产生分布的差的情况。
图12为进一步改进的配置。添加按照斜线方式涂的模拟的单位曝光区域,由此,相对沿Y方向邻接的所需单位曝光区域的曝光区的移动方向完全相反。其结果是,所需单位曝光区域中的接触履历的分布也依赖于所着眼的接触履历,但是,可最大削减到2种。另外,在本实例中,虽然添加模拟的单位曝光区域,但是,也可通过添加不与基板动作联动的光掩模的移动,将邻接的,沿Y方向的单位曝光区域的相对移动方向控制在完全相反的方向。
图13为表示在全部的单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量不相等的实例。在没有沿X方向和Y方向和倾斜方向邻接的单位曝光区域的场合,设定沿X方向和Y方向邻接的假定的单位曝光区域,不设定沿倾斜方向邻接的假定的单位曝光区域。满足上述的条件的单位曝光区域的接触履历与其它的单位曝光区域不同。但是,在形成液膜的尺寸与曝光区基本相同的场合,或单位曝光区域的4个角部的尺寸精度可较低的场合,与图11,图12的方法相比较,可缩短曝光时间。
在针对单位曝光区域的配置,沿Y方向移动时,象通常所进行的那样,不取基板的相对移动距离为最小的路径,而象图14所示的那样,针对包括模拟的单位曝光区域的单位曝光区域的配置图,按照一个单位曝光区域的量沿X方向向外侧移动,然后,沿Y方向移动。其结果是,可抑制基板的倾斜方向的相对移动的上述周边区域的单位曝光量区域内部的接触履历或尺寸的变化。
另外,以上的实施例全部给出基板上的单位曝光区域沿正交2轴方向的周期性的配置,但是,也可为其以外的配置。比如,3次对称的配置,作为一例,沿X方向按照等间距周期性地配置,按照每当沿Y方向错开1列,X方向的周期为半个周期错开的方式配置。
此外,对于使液浸溶液有选择地充满于光路和周边的投影光学系统和抗蚀剂叠层膜之间的机构,给出光掩模与基板的相对移动,以及一边平行,同时另一边垂直的矩形状的情况。但是,本发明的效果并不限于上述机构的形状为矩形的场合。
在上述实施例中,对采用反复扫描(scan & repeat)型的液浸曝光装置的场合进行了描述,但是,也可采停止兼反复(stop & repeat)型的液浸曝光装置。
还有,上述实施例中描述的方法适合于半导体器件的制造步骤。
再有,本发明不限于上述各实施例,在实施阶段,可在不脱离其实质的范围内,进行各种变形。另外,在上述实施例中,包括有各种阶段的发明,通过所公开的多个组成特征的适合的组合,可获得各种发明。比如,即使从实施例中给出的全部组成特征中,删除几个组成特征,仍可解决在发明要解决的课题的段落中描述的课题,在获得在发明的效果中描述的效果的场合,可将删除了该组成特征的方案可作为发明而抽出。
Claims (21)
1.一种描绘图形的形成方法,在该方法中,根据图形数据,形成用于在曝光装置中所使用的光掩模上描绘上述掩模图形的描绘图形数据,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上而形成潜像;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;移动机构,该移动机构相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形,其特征在于包括下述步骤:
求出上述单位曝光区域的上述抗蚀剂膜与上述液膜的接触履历值的代表性的分布的步骤;
将与上述图形数据相对应的图形划分为与上述接触履历值的代表性的分布相对应的多个区域的步骤;
根据与上述接触履历值相对应的规则,对包含于所划分的各区域中的图形进行修正的步骤。
2.根据权利要求1所述的描绘图形的形成方法,其特征在于还包括针对多个上述单位曝光区域,求出上述抗蚀剂膜和上述液膜的接触履历值的分布的步骤;
上述接触履历值的代表性分布根据所求出的多个接触履历值的分布而求出。
3.根据权利要求2所述的描绘图形的形成方法,其特征在于还包括下述步骤:在上述接触履历值的分布对应于单位曝光区域而不同的场合,针对各个接触履历值不同的区域,求出形成于上述抗蚀剂膜上的潜像,或对上述抗蚀剂膜进行显影而获得的图形的尺寸变化的步骤;
使与上述接触履历值不同的区域相对应的,上述代表性的分布中的接触履历值与上述尺寸变化大的接触履历值相对应。
4.根据权利要求3所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在上述尺寸变化大的区域的接触履历值中,上述接触履历值取最大值,或最小值。
5.根据权利要求2所述的描绘图形的形成方法,其特征在于还包括在上述接触履历值的分布对应于单位曝光区域而不同的场合,针对各个接触履历值不同的区域,求出对形成于上述抗蚀剂膜上的潜像,或使上述抗蚀剂膜显影而获得的图形的尺寸变化的步骤;
在上述尺寸变化对应于接触履历值,基本单调地变化的场合,使对应于上述接触履历值不同的区域的上述代表性的分布中的接触履历值,与接触履历值的平均值相对应。
6.根据权利要求2所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在上述接触履历值的分布对应于单位曝光区域而不同的场合,针对各单位曝光区域,求出接触履历值的分布,取上述接触履历值的分布相同的单位曝光区域的数量为最大的接触履历值的分布,为上述接触履历值的代表性的分布。
7.根据权利要求6所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在上述接触履历值的分布相同的单位曝光区域的数量为最大的接触履历值的分布为多个场合,使上述接触履历值的代表性的分布与分布相同的单位曝光区域的数量为最大的上述接触履历值的分布中的平均分布相对应。
8.根据权利要求2所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在上述接触履历值的分布对应于单位曝光区域而不同的场合,针对各单位曝光区域求出接触履历值的分布,使上述接触履历值的代表性的分布与上述接触履历值的分布相同的单位曝光区域的数量为前4位接触履历值的分布的平均分布相对应。
9.根据权利要求2所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在上述接触履历值的分布对应于单位曝光区域而不同的场合,使上述接触履历值的代表性的分布与对应于邻接的单位曝光区域的数量为最大的单位曝光区域的接触履历值的分布相对应。
10.根据权利要求9所述的描绘图形的形成方法,其特征在于在邻接的单位曝光区域的数量为最大的接触履历值的分布为多个的场合,使上述接触履历值的代表性的分布与邻接的单位曝光区域的数量为最大的单位曝光区域的接触履历值的分布的平均分布相对应。
11.根据权利要求1~10中的任何一项所述的描绘图形的形成方法,其特征在于上述接触履历值包括上述液膜和上述抗蚀剂膜之间的接触时间,上述液膜和上述抗蚀剂膜之间的接触次数,上述液膜的量,因上述液膜的流动而作用于抗蚀剂膜表面上的力的冲量,及上述抗蚀剂膜的表面相对上述液膜的最大摩擦力中的至少1个信息。
12.根据权利要求1~10中的任何一项所述的描绘图形的形成方法,其特征在于上述接触履历值为上述单位曝光区域中的潜像的形成前和/或形成后的接触履历值。
13.一种抗蚀剂图形的形成方法,该抗蚀剂图形的形成方法包括:
采用曝光装置,在上述抗蚀剂膜上复制上述掩模图形的步骤,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;第1液浸机构,该第1液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述第1液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形;和
对复制有上述掩模图形的抗蚀剂膜进行显影处理的步骤;
其特征在于修正上述单位曝光区域的抗蚀剂膜和上述液膜的接触履历值的分布,进行用于使之与其它的单位曝光区域的上述接触履历值的分布基本相等的修正处理。
14.根据权利要求13所述的抗蚀剂图形的形成方法,其特征在于在上述修正处理中,上述掩模图形不复制于上述抗蚀剂膜上,驱动上述第1液浸机构和台。
15.根据权利要求13所述的抗蚀剂图形的形成方法,其特征在于上述修正处理包括:
准备第2液浸机构的步骤,该第2液浸机构在上述抗蚀剂膜上,形成小于上述第1液浸机构所形成的液膜的面积的液膜;
采用第2液浸机构,在上述抗蚀剂膜的局部的区域形成液膜,并相对上述基板,使上述第2液浸机构相对地移动的步骤。
16.根据权利要求13所述的抗蚀剂图形的形成方法,其特征在于在上述修正处理中,对于与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式设定假定的单位曝光区域,不对上述假定的单位曝光区域复制上述掩模图形,上述第1液浸机构在上述假定的单位曝光区域,形成上述液膜。
17.一种抗蚀剂图形的形成方法,该抗蚀剂图形的形成方法包括:
采用曝光装置,在上述抗蚀剂膜上复制上述掩模图形的步骤,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形;和
对复制有上述掩模图形的抗蚀剂膜进行显影处理的步骤;
其特征在于对于与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式设定假定的单位曝光区域,不对假定的单位曝光区域上复制上述掩模图形,通过上述液浸机构,在上述假定的单位曝光区域,形成上述液膜。
18.一种曝光装置的控制方法,该曝光装置包括投影光学系统,该投影光学系统用于将掩模图形复制到形成于基板上的抗蚀剂膜上;液浸机构,该液浸机构在包括上述投影光学系统和上述抗蚀剂膜之间的局部的区域,形成液膜;台,该台相对上述投影光学系统和上述液浸机构,使上述基板相对地水平移动,以便在设定在上述抗蚀剂膜上的多个单位曝光区域的各个区域,复制上述掩模图形,其特征在于:
对于与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值或最大值以外的单位曝光区域,按照与单位曝光区域邻接的单位曝光区域的数量为最大值的方式设定假定的单位曝光区域;
对应于单位曝光区域和假定的单位曝光区域,确定相对上述基板的上述液浸机构的移动顺序。
19.一种半导体器件的制造方法,其特征在于该制造方法包括:
根据采用权利要求1~12中的任何一项所述的描绘图形的形成方法而形成的描绘图形,制作光掩模的步骤;
将形成于所制作的光掩模上的掩模图形复制于形成在半导体基板上的抗蚀剂膜上,形成潜像的步骤。
20.一种半导体器件的制造方法,其特征在于该制造方法包括:
采用权利要求13~17中的任何一项所述的抗蚀剂图形的制作方法,将形成于光掩模上的掩模图形复制到形成于半导体基板上的抗蚀剂膜上,形成潜像的步骤。
21.一种半导体器件的制造方法,其特征在于采用权利要求18所述的曝光装置的控制方法,将形成于光掩模上的掩模图形复制于形成在半导体基板上的抗蚀剂膜上,形成潜像的步骤。
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